乐高机器人—齿轮篇

乐高齿轮基础教程乐高齿轮是乐高积木中的重要元素之一，它能够将动力传递到不同的部件，使得模型能够运转起来。

在乐高机器人和工程学习中，齿轮也是一个非常关键的组成部分，可以帮助孩子们了解机械传动的原理和运作方式。

本文将为大家介绍乐高齿轮的基础知识和使用技巧，希望可以帮助大家更好地理解和应用这一元素。

1.乐高齿轮的类型乐高齿轮主要有两种类型：直齿轮和斜齿轮。

直齿轮是最常见的类型，它们的齿轮轮廓是直的，可以互相咬合传递动力。

而斜齿轮则是将动力传递到其他部件的常用元素，通过斜坡的设计，可以将动力传递到其他方向。

此外，乐高还有其他类型的齿轮，如蜗轮、双齿轮等，它们在不同的场合下有着不同的应用方式。

2.齿轮的尺寸和齿数乐高齿轮的尺寸和齿数非常多样化，可以根据实际需要选择适合的齿轮来完成构建。

一般来说，齿数越多的齿轮传递动力效果更加平稳，但速度会相对较慢；而齿数较少的齿轮可以传递更高的速度，但效果可能不如相对平稳。

在进行构建时，需要根据具体的需求来选择合适的齿轮组合。

3.齿轮的咬合方式为了使齿轮能够更好地传递动力，需要保证它们的齿轮咬合是正确的。

一般来说，齿轮的齿数要能够整除对方的齿数，这样才能够确保两个齿轮能够良好地咬合在一起。

此外，还需要确保齿轮的轴线能够保持平行，这样才能够确保动力的传递效果。

4.齿轮的应用技巧在进行机械传动的构建时，乐高齿轮是非常重要的元素，可以通过不同的组合方式完成各种不同的机械传动效果。

例如，可以通过中间轴和多个齿轮的组合来实现不同速度的传递，也可以通过蜗轮和斜齿轮的结合来改变传动的方向等。

此外，还可以将齿轮和其他元素如皮带、链条等结合使用，来实现更加灵活和多样化的传动效果。

在构建过程中，需要灵活运用各种乐高元素，找到最适合的组合方式来完成设计。

总的来说，乐高齿轮是乐高机器人和工程学习中的重要元素之一，通过了解其基础知识和应用技巧，可以帮助孩子们更好地理解机械传动的原理和方法，培养他们的创造力和动手能力。

前言：译者的话这是一篇偶然为之的译文，原因是我在镇上搜齿轮相关的文章，搜到了一篇乐高中文爱好者翻译自Sariel.pl的文章《Scaling Tutorial for Vehicles》（“按比例缩放搭建乐高车辆模型教程中文版”），而作者在他的原文中提到了他另一篇教程，也就是本文《Gears Tutorial》（首次发表于2009年9月29日），一时兴起，也想多了解点乐高齿轮的知识，就动手翻了，由于入科技坑时间尚短，有些专用术语翻得不够妥帖，也请各位前辈指正。

另外，原文中引用的一些连接在译文中也有体现，但引文中的内容无力一一翻译，欢迎有兴趣的玩家接力。

转载本译文请注明出处及译者，本人不同意任何商业用途的转载或发表。

by Jeroo 2013.12.11 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 正文这是一篇详细的关于乐高齿轮的介绍，如何应用它们的一些基础机械准则，以及它们的优缺点。

本文作于2010年2月19日。

当我描述我的作品或点子，以及它们的功能时，我假设本文的读者应当具备基础的机械及齿轮运行知识。

不过这个假设貌似有时候是错的，当这种（错误假设的）情况出现时我会有挫败感，但我没有理由去忽略这部分没有充分了解齿轮如何工作的读者，或者去否认搭建乐高科技系列带给他们的快乐。

基于此，我准备了这个教程，覆盖了我所有关于齿轮的认知并且尝试用菜鸟的认知角度去描述。

我希望这个教程可以同时帮到初学者和有经验的乐高玩家，为更加清晰我会分两部分来分别描述。

目录1.齿轮简介2.基础理论3.齿轮的种类4.传动比5.传动效率6.齿轮啮合间隙7.附录1.齿轮简介齿轮有什么用？一个非常常用的回答是：将动力从发动机传递到最终的机械装置。

这是对的，但并不全面。

齿轮的最终目的是将发动机的特点通过最佳方式改造成我们想要的样子。

乐高齿轮二级减速原理
乐高齿轮是乐高积木中常用的组件之一，它可以实现机械运动的传递和转换。

在乐高机器人的设计中，齿轮的运用尤为重要。

二级减速是乐高机器人设计中常用的一种减速方式，它可以将高速旋转的电机减速并转换成大力矩的低速输出。

二级减速的原理是利用两个齿轮的不同大小来实现转速的减速。

较小的齿轮转速较快，而较大的齿轮转速较慢，两者之间的比例就是减速比。

通过将一个电机转子与一组两个不同大小的齿轮相连，可以实现高速旋转的电机输出低速大力矩的运动。

在乐高机器人的设计中，二级减速的应用非常广泛。

例如，在机器人手臂的设计中，需要通过减速使电机输出大力矩，这样机器人的手臂就可以承载更重的负荷。

此外，在竞赛中，机器人需要完成一些需要高精度控制的任务，这时候就需要利用二级减速来实现机器人的准确运动。

总之，乐高齿轮二级减速原理是乐高机器人设计中非常重要的一部分，它可以实现高速旋转的电机输出低速大力矩的运动，为机器人的设计和控制提供了强有力的支持。

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乐高机器人最简单的拼法乐高机器人是一种创意教育玩具，它能够帮助孩子们学习基础的编程和机器人控制技能。

在乐高机器人的世界里，有许多不同的拼法可以让孩子们体验到乐趣和学习的乐趣。

下面介绍一种最简单的乐高机器人拼法。

我们需要准备一些乐高积木。

这些积木包括不同形状和尺寸的积木，如长方体、正方体、圆柱体等。

我们还需要一些连接件，如轮胎、齿轮等。

这些积木和连接件可以通过拼插的方式组合在一起，形成不同的机器人结构。

接下来，我们可以开始组装机器人的身体部分。

首先，将两个长方体积木并排放置，作为机器人的主体。

然后，在主体的上方和两侧分别放置两个正方体积木，作为机器人的头部和手臂。

在头部的正方体上方，可以再放置一个正方体积木，作为机器人的头顶。

接着，我们可以为机器人安装一对轮子，使其能够移动。

将两个轮子连接到主体的底部，确保它们可以自由旋转。

此外，还可以在轮子旁边的侧面安装一对小齿轮，以便后续添加电机时可以更好地控制机器人的移动。

现在，我们可以为机器人添加一些感应器，使其能够感知周围的环境。

常见的感应器包括触碰传感器和颜色传感器。

触碰传感器可以用来检测机器人是否碰到了障碍物，而颜色传感器可以用来识别不同颜色的物体。

将感应器连接到机器人的主体上，并确保它们能够准确地感知到周围的环境。

我们可以为机器人添加一些动作和功能。

可以通过添加电机和程序来控制机器人的运动和行为。

电机可以用来驱动轮子和其他机械部件的运动，而程序则可以用来控制机器人按照特定的指令执行相应的动作。

通过编写简单的程序，我们可以让机器人前进、后退、转向等各种动作。

通过以上的步骤，我们就成功地组装了一台最简单的乐高机器人。

这个机器人可以感知周围的环境，并按照我们的指令执行不同的动作。

通过探索和编程这个机器人，孩子们可以培养创造力、逻辑思维和解决问题的能力。

乐高机器人的拼法有很多种，每一种拼法都可以创造出不同的机器人形态和功能。

孩子们可以根据自己的兴趣和想象力，自由组合乐高积木，创造出属于自己的独特机器人。

第3课齿轮传动——风扇教学案、提出问题当夏天到来时，天气很热，我们经常会打开电风扇来解热，电风扇可以说是我们在夏天里的“小伙伴”，现在就让我们动手来制作一个风扇吧！二、联想如图3-1和图3-2所示，想一想生活中的风扇是什么样子的?风扇都有什么特点呢?图3-1风扇1 图3-2 风扇2三、要求：风扇制作1.风扇有扇叶并且可以转动2. 利用齿轮传动加快扇叶转动3.稳定的放在桌面上四、构建技能牌：齿轮齿轮的作用：齿轮是依靠齿的啮合来传递动力的零件，通过齿轮的传动还可以改变输出的扭矩和角速度，或者是改变运动的方向。

扭矩：扭矩是齿轮转动时切向的力，我们可以理解为齿轮发生转动的力。

例如，当我们喝饮料时，我们要使用一定的力去把瓶盖拧开。

角速度：是物体转动的速度。

单位是弧度每秒。

例如，这节课我们将制作的风扇，它转动的角速度就非常快。

齿轮的传动：乐高机器人套装中提供了很多种齿轮，这节课我们先来认识一下直齿轮。

如图3-3所示,乐高直齿轮从左到右分别为40齿，24齿，16齿和8齿共4种类型。

图3-3 乐高直齿轮机器人可以通过这些齿轮的传动来改变扭矩，改变角速度或改变方向。

一般来说，乐高的齿轮在搭建的时候通常要与梁来进行配合，将齿轮用轴与梁进行连接，你可能会有这样的担心，齿轮会不会与梁有接触而产生摩擦呢?不过，当你使用的时候，你会发现乐高的齿轮能够与梁配合的非常好，完全不用担心会产生摩擦或阻力的问题。

下面我们来看几组齿轮传动的例子。

例1图3-4 8齿传动40齿例240齿齿轮传动8齿齿轮，如图3-5所示。

图3-5 40齿传动8齿例340齿齿轮传动24齿齿轮传动8齿齿轮，如图3-6所示。

图3-6 3个齿轮传动例424齿齿轮传动8齿齿轮传动24齿齿轮，如图3-7所示。

齿数，扭矩和角速度的关系齿数（n）与扭矩（T）成正比T1X n2=T2X n1齿数（口）与角速度（T）成反比n1X w1=n2X w2我们以例1的8齿传动40齿为例，由于齿数与扭矩成正比关系，因此传动后40齿这根轴输出的扭矩是8齿的5倍；由于齿数与角速度成反比，因此传动后40齿这根轴输出的角速度是8齿的1/5。

乐高机器人—齿轮篇教案在机器人的设计中，机械结构是完善系统的一个重要因素。

要认识各种各样的传动机构，了解其工作原理及其优缺点，什么时候用哪种传动系统最有效等，从而设计出出色的机器人系统。

2.1简介齿轮是机器中很重要的部件，它几乎是机器的象征。

探索齿轮的一种非常有用的特性：将一种力魔法般的转换成另外一种力。

介绍一些新的概念——速度、力、扭矩、摩擦力；还有一些简单的机械理论基础。

认识齿轮和简单杠杆之间的相似点。

2.2齿数的计算一般用中至少需要两个齿轮，如图2.1所示，为两个普通的乐高齿轮：左边是8齿齿轮，右边是24齿齿轮。

齿轮的最重要属性就是它的齿数。

齿轮是根据齿数分类的：它的英文缩写就代表它的名字，例如24齿的齿轮可以表示为24t 。

图2.1 一个8齿和24齿的齿轮例子中使用了8齿和24齿的两个齿轮，分别固定在一根轴上。

两轴与一带孔梁相配合，两孔间距两个乐高单位（一个乐高单位就相当于相邻两孔间距），现在一手拿住梁，另一手轻轻地转动其中一根轴，注意到的第一个特性：当转动其中一根轴时，另一轴也同时转动，因此，齿轮的基本属性就是可以将运动从一根轴传到其它轴上。

第二个特点是你不需要用很大的力去转动它们，因为齿轮间配合相当紧凑，摩擦力很小，这也是乐高工艺系统大特性之一：部件之间配合精度高。

第三个特点是两根轴反向转动：一个顺时针，一个逆时针。

第四个特点：也是最重要的特性，就是两根轴的旋转速度不同。

当转动8齿齿轮时，24齿齿轮转动得很慢；而24齿的齿轮转动时，8齿齿轮转动得很快。

2.3加速和减速传动先转动大齿轮（24齿），它的每一个齿都与8齿的两个齿啮合的很好。

当转动24齿，每一次在齿轮的接触面一个新齿取代前一个齿时，8齿也刚好转过一个齿，因此，大齿轮转过8个齿（24齿的齿轮）就可以让小齿轮转过一圈（360度）。

当大齿轮再转过8个齿时，小齿轮又转了一圈。

在你转动24齿齿轮的最后8个齿时，8齿齿轮转过第三圈。

这也是两轴产生不同速度的原因：24齿齿轮转动一圈，8齿齿轮转动了三圈！我们用两个齿轮齿数之比来表示两者的关系：24比8。

乐高齿轮课程教案教案标题：乐高齿轮课程教案教案目标：1. 了解齿轮的基本概念和原理。

2. 掌握乐高齿轮的组装和运作方法。

3. 培养学生的创造力和解决问题的能力。

4. 提高学生的团队合作和沟通能力。

教案步骤：引入活动：1. 引导学生思考并讨论齿轮的作用和应用领域，例如机械工程、汽车等。

2. 展示一些乐高齿轮模型，并引导学生观察和描述它们的结构和运作方式。

知识讲解：1. 简要介绍齿轮的定义和基本原理，包括齿轮的作用、不同类型的齿轮以及它们的应用。

2. 通过图示和实例，解释乐高齿轮的组装方式和运作原理。

实践操作：1. 将学生分成小组，每组提供一套乐高齿轮组件。

2. 向学生提供一份简单的乐高齿轮模型图纸，要求他们根据图纸组装一个能够运转的齿轮模型。

3. 鼓励学生在组装过程中进行实践探索，尝试不同的组装方法和齿轮组合，以观察和理解齿轮的运作原理。

4. 引导学生观察和记录他们的实验结果，包括齿轮的转速、方向等。

讨论和总结：1. 邀请学生分享他们的实验结果和观察心得。

2. 引导学生讨论齿轮在不同机械装置中的作用和应用。

3. 总结齿轮的基本概念和原理，并与实际应用进行联系。

拓展活动：1. 提供更复杂的乐高齿轮模型图纸，鼓励学生挑战更高难度的组装任务。

2. 鼓励学生设计和制作自己的乐高齿轮模型，展示他们的创造力和解决问题的能力。

3. 组织学生进行团队合作项目，要求他们设计和制作一个能够实现特定功能的乐高齿轮装置。

评估方式：1. 观察学生在实践操作中的表现，包括组装技巧、解决问题的能力和团队合作情况。

2. 收集学生的实验记录和总结，评估他们对齿轮概念和原理的理解程度。

3. 评估学生在拓展活动中的创造力和解决问题的能力。

教案延伸：1. 引导学生进一步探索齿轮的应用领域，例如钟表、机器人等。

2. 鼓励学生学习和研究更复杂的齿轮系统，例如差速器、行星齿轮等。

3. 组织学生参加乐高齿轮比赛或展览，展示他们的成果和创意。

注意事项：1. 确保学生在操作乐高齿轮时的安全性，避免使用尖锐或易碎的部件。

乐高齿轮的平行传动原理乐高齿轮是乐高积木中常见的部件，具有很好的力学性能和稳定性，广泛应用于机械模型中。

平行传动是乐高齿轮运动的一种重要方式，本文将详细探讨乐高齿轮的平行传动原理。

乐高齿轮是一种用于传递力和运动的机械元件，由齿轮齿条组成，可与其他乐高部件连接。

乐高齿轮常见的尺寸有8齿、16齿、24齿、40齿等，根据齿轮的不同尺寸和齿数，可以实现不同的传动比和运动方式。

平行传动是乐高齿轮传动中的一种基本方式，在平行传动中，两个或多个齿轮的轴线平行，并通过啮合齿轮的齿来传递力和运动。

平行传动常用于需要保持轴线平行且传递力和运动的场合，具有结构简单、紧凑、效率高等优点。

乐高齿轮的平行传动原理是基于齿轮齿的形状和数量来实现的。

齿轮的齿数决定了传递的速比关系，即一个齿轮转动一周，另一个齿轮转动的周数。

根据乐高齿轮的齿数组合，可以实现不同的速比和转动方向。

在乐高齿轮的平行传动中，通常需要将两个或多个齿轮牢固地连接在一起，以确保其轴线平行。

乐高提供了专门的连接件，如轴销、轴套等，可用于固定齿轮在构建中的位置，以实现平行传动。

在乐高齿轮的平行传动中，一个齿轮驱动另一个齿轮转动，力和运动通过齿轮的齿面啮合传递。

根据齿轮的齿数不同，可以实现不同的速比和转动方向。

例如，当一个大齿轮驱动一个小齿轮转动时，速比大于1，即小齿轮转速较大，转动方向与大齿轮相反。

反之，当一个小齿轮驱动一个大齿轮转动时，速比小于1，即小齿轮转速较小，转动方向与大齿轮相同。

乐高齿轮的平行传动可用于构建各种机械模型，如车辆、机器人等。

通过合理组合不同尺寸和齿数的齿轮，可以实现不同的传动比和运动方式，从而实现模型的特定功能。

总之，乐高齿轮的平行传动原理是基于齿轮齿的形状和数量来实现的。

通过合理组合不同尺寸和齿数的齿轮，可以实现不同的速比和转动方向，从而实现模型的特定功能。

乐高齿轮的平行传动具有结构简单、紧凑、效率高等优点，广泛应用于各种机械模型中。

乐高离合齿轮是一种机械装置，用于连接和传递扭矩以实现运动转动。

它的工作原理如下：
1.齿轮系统：乐高离合齿轮由两个或多个齿轮组成，每个齿轮都有一定数量的齿。

这些齿
共同构成了一个齿轮系统。

2.齿轮啮合：在齿轮系统中，齿轮之间会通过各自的齿互相啮合。

当两个齿轮的齿相互接
触时，它们可以传递力量和运动。

3.扭矩传递：当一个齿轮转动时，它与相邻齿轮的齿会相互作用，并将扭矩（力矩）传递
给其他齿轮。

这样，扭矩可以从一个齿轮传递到另一个齿轮，并继续驱动整个系统的运动。

4.离合机制：乐高离合齿轮具有特殊的设计，其中一个齿轮上的某些齿缺失或被凹槽取代。

这些凹槽使得齿轮在特定条件下可以自由转动，即使与其他齿轮啮合，也不会传递扭矩。

5.可调节运动：通过旋转或移动乐高离合齿轮系统中的特定齿轮，可以调整齿轮之间的啮
合情况。

在某些情况下，齿轮之间可以实现传递扭矩和运动；而在其他情况下，离合机制将使齿轮无法传递扭矩，从而实现分离和停止运动。

乐高离合齿轮的工作原理基于齿轮的啮合和离合机制，通过这种方式来控制力量和运动的传递。

它在乐高机械系统中常用于实现各种有趣的功能和动态模型。

无意中浏览乐高官网看到的一篇文章，应该是42009的设计师所做，简直是太精辟了。

官网以后要是更新没了就可惜了，于是就转载下来和大家分享一下。

扭力的秘密－齿轮背后的强大力量如果没有使用2300年前既已发明出来的小小钝齿轮，乐高科技就不会拥有现在的科技能力，也不会带来这么多拼砌乐趣。

钝齿轮和传动装置通过各种现代阐释，不仅成为了乐高科技的重要组成部分，而且还在您接触到的众多机械组件中发挥主要作用。

不论何时使用带有旋转部件的装置，几乎肯定会用到齿轮，例如在乐高科技模型中，尽管一般不是很明显！那么从动力工具到动力功能装置，从钟表到移动式起重机，齿轮的作用是什么呢？！？继续阅读，您将走进齿轮的世界，了解移动式起重机MKII中的齿轮如何以各种难以置信的奇妙方式运行。

为什么我们需要齿轮？齿轮承担了各种至关重要的机械作业，其中最重要的就是齿轮减速：一部小型马达可以发出大量的功率，但是经常不足以创造旋转力或扭矩。

减少马达输出速度可以增加扭矩。

例如，像电动螺丝刀这样的小型马达工具，如果没有齿轮的话将无法工作。

除了可以减少（或增加）旋转速度以外，通常齿轮还可以用于以下任务：倒转旋转方向将旋转运动移动至其他轴使两个轴的旋转保持同步许多科技模型，尤其是配备动力功能的模型，主要依赖多齿轮和传输功能运行。

在我们登上（使用众多齿轮的）移动式起重机MKII了解齿轮的运行方式之前，我们需要考虑其他一些事情：齿轮的形状和尺寸各种各样！正齿轮是最常见的齿轮类型。

它们拥有直轮齿，安装在平行的传动轴上。

正齿轮的组合使用可以带来大量的齿轮减速。

标准应用：动力工具、洗衣机、钟表等等!斜齿轮与正齿轮非常相似，只是轮齿与正面成一定角度，使得斜齿轮在相同面积内接触更多。

斜齿轮比正齿轮更平滑，运转更平静。

标准应用：汽车变速器。

锥齿轮用于改变传动轴的旋转方向。

它们通常安装在呈90度的传动轴之间，也可以通过设计用于其他角度。

标准应用：火车、飞机和汽车的驱动！涡轮用于在90度传送动力以及需要高缩减的地方。